Strukturbiochemie

Die Bedeutung von Struktur-Funktionsbeziehungen bei Bio-Makromolekülen

Die Strukturanalyse von Bio-Makromolekülen hat sich in den letzten Jahren zu einem bedeutenden Forschungsgebiet entwickelt und repräsentiert heute ein zukunftsträchtiges Arbeitsfeld mit einer ständig wachsenden Zahl von Arbeitsplätzen in Forschungsinstituten und Industrie. Kenntnisse über dreidimensionale Strukturen von Bio-Makromolekülen sind von zentraler Bedeutung für das Verständnis von deren Struktur-Funktionsbeziehungen. Dies gilt z. B. besonders für die gezielte Optimierung geeigneter Moleküle für biotechnologische und pharmazeutische Anwendungen (Protein Engineering und Drug Design). Als Folge dieser Entwicklung werden die strukturanalytischen Methoden einen immer breiteren Raum in Lehre und Forschung einnehmen. Wesentliche Aspekte liegen dabei in der Anwendung moderner Techniken wie Röntgenstrukturanalyse, NMR-Spektroskopie und Kleinwinkelstreuung.

Standort Hamburg

Hamburg ist durch die lokale Verfügbarkeit hochintensiver Synchrotronstrahlung am DESY, u. a. ein leistungsstarkes 700 MHz NMR-Spektroskop in gemeinsamer Nutzung mit der Universität zu Lübeck (Prof. Peters) und aufgrund der zahlreich vorhandenen strukturanalytischen sowie biochemischen und molekularbiologischen Lehr- und Forschungsbereiche der Universität und anderer Forschungseinrichtungen im näheren Umfeld in idealer Weise geeignet, den Bereich Strukturanalytik durch den weiteren Aufbau und Ausbau eines interdisziplinären Lehr- und Forschungsbereiches Strukturbiochemie entscheidend zu intensivieren.

Wettbewerbsvorteile

Die Forschungs- und Ausbildungsmöglichkeiten im Rahmen des interdisziplinären Bereiches Strukturbiochemie erhöhen die Attraktivität des Standortes Hamburg für Studierende, Wissenschaftler und die Industrie, wodurch sich zusätzliche weitreichende Wettbewerbsvorteile für die Hamburger Region ergeben.

Gegenwärtiger Stand beim Aufbau des Bereiches Strukturbiochemie

Das Röntgen-Applikationslabor im Bereich Strukturanalyse wird seit 1995 über eine Vereinbarung mit dem DESY genutzt. Die Ausstattung konnte seit dieser Zeit zu einem hohen Standard ausgebaut werden.
1997 wurde ein Kooperationsabkommen im Bereich Strukturanalyse zwischen dem Applikationslabor am DESY, der Universität Hamburg, dem Institut für Molekulare Biotechnologie (IMB) in Jena und der EMBL Aussenstelle unterzeichnet. Ziel des Kooperationsabkommens war die gemeinsame Finanzierung eines neuen Messplatzes und der erforderlichen Peripherie (z. B. ‘state of the art‘ Detektoren, Cryo-Einrichtungen, EDV, Daten-Akquisition), um für die beteiligten Forschungsinstitutionen einen direkten und flexiblen Zugang zu Synchrotronstrahlung zu ermöglichen. Über diese Kooperationsvereinbarung wurden derzeit Drittmittel in Höhe von ca. 1,5 Mio. € zum Neubau und Betrieb einer Strahlführung am Speicherring DORIS eingeworben. Dadurch wurde eine wesentliche Grundvoraussetzung für die Einrichtung des Bereiches Strukturbiochemie bereits realisiert. Die Universität Hamburg hatte im Rahmen der Kooperationsvereinbarung mit dem IMB eine Wissenschaftlerstelle für zwei Jahre finanziert.

Lehre und Ausbildung

Die Strukturanalyse von Bio- Makromolekülen zum Wirkstoffdesign wird bei zahlreichen Pharmakonzernen mit steigender Tendenz etabliert. Die Berufsaussichten in diesem Bereich liegen bereits jetzt durch die enorme Nachfrage im akademischen und industriellen Bereich deutlich über dem Angebot. Daher ist es sinnvoll, den Studierenden der naturwissenschaftlichen und medizinischen Fakultät und hier speziell des interdisziplinären Studienganges Biochemie und Molekularbiologie eine zukunftsorientierte Ausbildung im Bereich Strukturbiochemie zu ermöglichen.

Aufbau des Lehrbereiches Strukturbiochemie

Im Rahmen des Studienganges molekulare Lebenswissenschaften wird den Bereich Strukturbiochemie als Schwerpunkt angeboten. Die praktische Ausbildung der biochemischen und molekularbiologischen Arbeitsbereiche wird als Schwerpunkt in der Abteilung Biochemie & Molekularbiologie der UHH und der Bereich Röntgenstrukturanalyse im erweiterten Applikationslabor der UHH am DESY angeboten. Zusätzliche komplementäre Methoden wie z. B. die NMR-Technik und Molecular Modelling könnten werden über die naturwissenschaftliche Fakultät und die Medizin angeboten.

Vernetzungen in Norddeutschland

Neben den bereits angesprochenen Kooperationen bzw. "apparativen Verflechtungen" mit der Universität zu Lübeck auf dem Gebiet der NMR-Spektroskopie, mit den Max-Planck-Arbeitsgruppen für strukturelle Molekularbiologie Hamburg, der EMBL Außenstelle Hamburg und Bereichen des GKSS Forschungszentrums in Geesthacht hat sich innerhalb des letzten Jahren insbesondere auf dem Gebiet der Röntgenstrukturanalyse eine intensive Zusammenarbeit mit der Universität zu Lübeck (Prof. Hilgenfeld, ehemals IMB Jena) entwickelt. Ende 2004 wurde zur weiteren Stärkungen der gemeinsamen Forschungs- und Lehr-Aktivitäten der universitäre Norddeutsche Verbund Strukturbiochemie manifestiert.

Ausbau des interdisziplinären Bereiches Strukturbiochemie

Erweiterung der vorhandenen Strukturen, Ressourcen und Expertisen, entsprechend der Studentenzahlen.

• Aufbau eines Konsortiums zur Finanzierung und Nutzung eines Messzeitkontingentes an PETRA III.
• Etablierung einer "International Max Planck Research School".
• Einbeziehung der Laser, VUV (FLASH) und X-FEL Forschungsaktivitäten am DESY.